合成工艺对聚羧酸系减水剂性能的影响

对于聚羧酸减水剂的合成,本文研究了合成工艺对于聚羧酸减水剂性能的影响,并且得到分散性能优异的减水剂合成配方和生产工艺过程,而且研究了市场上所关注的高性能减水剂与水泥的复合性能。本研究是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(又称改性聚醚—TPEG)、丙烯酸(AA)为原料,以5%的双氧水(H2O2)为引发剂,采用原位聚合与接枝的合成方法合成聚羧酸系减水剂。以水泥净浆流动度来进行实验对比,通过调整方案,确定合成聚羧酸减水剂的较优方案:n(TPEG):n(AA)=1:3.27,双氧水掺量为2.0%。最佳合成工艺的反应条件,反应温度为60℃,反应时间为4h~5h。合成的聚羧酸减水剂在低掺量(2.0%,固含量为10%),初始水泥净浆流动度为302mm,30min后298mm。最佳的条件下合成的聚羧酸减水剂水溶液的固含量为40.32%,pH值为7.3。     

聚羧酸减水剂合成配方的确定

采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。通过正交试验考察不同配方时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度及经时损失的影响,确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳合成配方。     

聚羧酸减水剂的合成及分散性能研究

将甲氧基聚氧乙烯醚单甲基丙烯酸酯（MPEOMA）、再烯酸（AA）、甲基丙烯酸（MAA）和烯再基磺酸钠（SAS）进行水溶液共聚，合成了具有梳型结构的聚羧酸系高效减水剂。结果表明。该聚羧酸系高效减水剂对不同水泥具有良好分散性和适应性。在折固掺量为0．3％。水灰比为0．26时，水泥净浆流动度高迭265mm。     

黏土对聚羧酸减水剂应用性能的抑制机理

测试了4种黏土的吸附率、吸水率和膨胀容,测定了蒙脱石的层间距,研究了不同黏土对聚羧酸减水剂(PCE)的吸附作用和吸附方式,分析了黏土吸附PCE后混凝土拌和物固液相体积的变化,探索了黏土对PCE应用性能的抑制机理.结果表明：黏土对PCE的吸附率远大于水泥,其中蒙脱石的吸附作用最强.PCE分子侧链嵌入蒙脱石的层间,使得蒙脱石层间距d(001)由1443nm增加到1863nm.黏土吸附PCE分子,使得产生分散作用的有效PCE含量降低;黏土吸附水后体积膨胀,导致混凝土拌和物中固相体积增大、液相体积减小,最终引起混凝土拌和物工作性能劣化.     

不同分子量聚羧酸减水剂的结构分析及性能研究

本文使用核磁氢谱对PC、 PC30000、 PC50000和PC70000的分子结构进行剖析,并结合水泥净浆流动度结果,揭示了不同相对分子质量范围的PC组分分散性能各异的结构本质。试验表明:随着聚羧酸减水剂相对分子量的提高,聚羧酸减水剂分子结构中的酸醚比逐渐下降;随着聚羧酸减水剂相对分子量的提高,其初始净浆流动度逐渐下降,净浆流动度经时损失变小。因此,得出以下结论:聚羧酸减水剂组分的分子量越高,其分子结构中的酸醚比越低,初始分散性能也越低,保坍性能越高。     

聚羧酸高性能减水剂对高含泥砂的相容性研究

目前混凝土中砂子含泥量的波动直接影响混凝土的坍落度大小和保留值。本文合成了三种聚羧酸系高性能减水剂母液,通过三者的复合解决了砂含泥量过高造成的工作性下降的问题,对聚羧酸系高性能减水剂在混凝土搅拌站的推广应用具有重要意义。     

梳状聚羧酸系高效减水剂的制备及其分散性能研究

以甲氧基聚氧乙烯（MPEO，聚合度n=23）和甲基丙烯酸甲酯为主要原料，通过酯交换合成了甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯（MPEOMA），调节催化剂、阻聚剂及合成条件，酯交换率可达到98％．MPEOMA与丙烯酸等单体通过调节共聚合方法制备了两种新型聚羧酸系减水剂，用傅立叶变换红外光谱测定及表征了其分子结构，并研究了反应条件对水泥塑化效果的影响。结果表明，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）提供磺酸基的减水剂具有良好的分散性及分散保持性能．折合成固掺量为0．3％、水灰比为0．29时，水泥净浆流动度可达295mm，且90min内流动度基本不变。     

黏土和石粉含量对聚羧酸减水剂的影响研究

选用聚羧酸减水剂加到水泥净浆中,利用测定水泥、黏土和石粉的吸水性,同时,通过对水泥净浆流动度和抗压强度等性能的研究,探讨黏土和石粉含量(0、0.5%、1%、2%、4%、8%)对掺聚羧酸减水剂的净浆性能影响规律。结果表明:掺减水剂的浆体,随含泥量的增大,其流动度与7、28 d抗压强度均降低。掺减水剂的浆体,随石粉含量的增加,其流动度变化不大;含量小于4%时,试块7、28 d抗压强度基本不变,甚至增大。黏土和石粉同时取代水泥时,其含量小于2%时,对掺聚羧酸减水剂的净浆7、28 d抗压强度影响不大;但当含量超过0.5%,掺聚羧酸的净浆流动度明显下降。     

BFJ聚羧酸高效减水剂与其他类减水剂复配研究

研究了聚羧酸系高效减水剂与氨基磺酸盐系、萘系、木钠系及脂肪族系4种减水剂的复合效应.氨基磺酸盐减水剂和聚羧酸减水剂复配,随着氨基磺酸盐减水剂掺量的增加,净浆流动度呈现出先降低后增加的趋势.在掺量是40%时,净浆流动度降低达到最小值100 mm,之后随着掺量的增加净浆流动度增大.萘系减水剂和聚羧酸减水剂复配.随着萘系减水剂掺量的增加,净浆流动度先明显降低,萘系减水剂30%掺量时达到最低140 mm,然后逐渐增加.复配后最佳减水率为21.3%.木钠减水剂与聚羧酸减水剂复配时,随着木钠减水剂掺量的增加,复配后减水能力先明显下降后急剧升高再逐渐下降.脂肪族减水剂与聚羧酸减水剂复配时,随着脂肪族减水剂掺量的增加,净浆流动度先降低后逐渐增加.当其掺量达60%以上时,净浆流动度达220 mm,减水率达到21.4%.     

新型聚羧酸减水剂的研究

以丙烯酸类单体及聚乙二醇单甲醚为主要原料,制得聚乙二醇单甲醚—丙烯酸酯类大分子单体,再与丙烯酸类单体聚合制备了一种新型HPA聚羧酸减水剂。HPA对水泥具有高分散性,其掺量为0.15%、水灰比为0.29时,水泥净浆流动度可达250-290mm。     

聚羧酸系减水剂作用机理的研究进展

聚羧酸系减水剂(PCE)的性能提升和安全高效应用是混凝土外加剂的重要发展方向,深入理解PCE的作用机理十分必要.为此,简要回顾了PCE的静电斥力效应与空间位阻效应,总结了PCE基于空间位阻效应的构效关系研究进展,并就润湿作用、润滑作用及挤出排空效应3种可能存在的PCE作用机理进行了综述.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

在胶凝材料中掺入不同类型的硫酸盐,采用净浆流动度、总有机碳（TOC）及ζ电位等试验,研究了硫酸盐种类及其掺量对不同结构聚羧酸减水剂分散性能的影响,探讨了硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性能的机理,并提出改善措施.结果表明：二水硫酸钙掺量达到胶凝材料质量的3.6%以上时,对不同结构聚羧酸减水剂的减水效果均有所降低.硫酸钠掺量对质量不同结构聚羧酸减水剂的净浆流动度均有很大影响,当其掺量为胶凝材料质量的1%时,相应浆体基本失去流动性;硫酸钠掺量为胶凝材料质量的3%时,溶液中有机碳的含量降低了23%;硝酸钡的加入能使溶液中的有机碳含量基本恢复到未掺硫酸钠时的程度,流动度得到改善.电泳试验表明：硫酸钠的加入对浆体ζ电位有很大影响,其掺量越高,ζ电位绝对值愈小,分散性愈差;当加入硝酸钡后,浆体ζ电位绝对值有较大提高.     

双子季铵盐改善聚羧酸减水剂对黏土的敏感性能

针对黏土对含聚羧酸系减水剂水泥浆体流变性能的负面影响,以三乙胺分别与1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷和对二溴苄反应合成了3种阳离子双子季铵盐(分别标记为KN1,KN2和KN3),并将其与聚羧酸盐减水剂RS-1复配.KN1,KN2和KN3的分子结构采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)测试和证实.双子季铵盐和减水剂复配体系的抗泥效果通过测定水泥净浆流动度进行评价.同时,综合运用X射线衍射(XRD)、水接触角和总有机碳(TOC)等表征手段,考察了双子季铵盐和减水剂复配体系对水泥分散、亲疏水性和吸附性能的影响.结果表明:当蒙脱土的含量为3%(质量分数)时,KN1,KN2和KN3均可显著提高水泥净浆的流动度,并能保持良好的稳定性,且KN3表现出更优异的抗泥性能.     

聚羧酸减水剂引气效应复配优化研究

针对聚羧酸减水剂普遍存在的引气量过大,泡径不良等问题,采用"消大泡,引小泡"的工艺方法,将聚羧酸减水剂与不同种类的消泡剂和引气剂进行复配,以砂浆含气量、流动性、抗压强度和孔结构参数为指标,研究减水剂、消泡剂和引气剂三者间的协同配伍关系.结果表明:消泡剂能够显著降低聚羧酸减水剂引入劣质气泡的含量,提高砂浆强度,但会降低砂浆的流动性;引气剂能够增加10～300μm直径范围内的气泡含量,降低消泡剂对砂浆流动性的负面影响,提高砂浆工作性能.因此,通过"消大泡,引小泡"的工艺方法能够在保持砂浆流动性的同时,提高其抗压强度.     

共聚改性型聚羧酸减水剂的研究

聚羧酸减水剂分子最基本的结构单元为聚乙氧基(-OCH_2CH_2-)、羧基(-COO-),通过引入其它活性基因可以优化其的性能。在保持主要分子结构不变的情况下,选择适当的改性剂A、B、C,通过接枝共聚,引入不同功能的官能团,可以明显改善减水剂与水泥的适应性。实验结果表明:引入10%的改性剂A可以明显提高减水率,抑制流动性损失;引入5%的改性剂B,可以明显抑制高C_3S水泥水化,增加流动保持性;引入2%改性剂C可以明显提高减水剂的引气、保水性能     

聚羧酸系减水剂的合成与表征

总结了聚酯、聚醚、醚酯共聚等几种类型的聚羧酸系减水剂的主要合成方法、分子结构表征及结构与性能的分析方法。指出聚羧酸系减水剂的合成及表征等方面的分析研究存在一些问题,有待深入研究。     

接枝聚羧酸系高效减水剂的研究

通过自由基溶液共聚合反应、磺化反应和接枝反应,合成了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚的聚羧酸高效减水剂。利用IR表征了其结构,并考察了产品对水泥净浆流动度和混凝土减水率的影响。结果表明,本研究制备的减水剂对水泥颗粒有较好的分散作用     

聚羧酸减水剂粉体制备工艺研究

采用离心喷雾干燥工艺对聚羧酸减水剂进行粉体制备研究,得到的减水剂粉体含固量可达到99％(质量分数,下同).通过红外光谱分析发现:聚羧酸减水剂分子结构中的羰基在干燥过程中发生了部分分解,但减水剂宏观性能仅受有限影响,粉体减水剂的性能与液态减水剂基本相当.通过单因素试验研究了干燥室进口风温、进料液温度、进料液含固量对喷雾干燥工艺及粉体性能的影响,确定了喷雾干燥工艺适宜的参数范围为干燥室进口风温180～220℃,进料液温度20～40℃,进料液含固量20％～60％.     

聚羧酸系减水剂的吸附分散行为研究

通过合理的假设预测了聚羧酸系减水剂(PC)在水泥颗粒表面的吸附形态,并采用超滤膜法将自制PC分离成四种不同分子量范围的分离组分F1(平均分子量为10万以上),F2(5万至10万),F3(1万至5万),F4(1万以下),通过有机碳总分析法及净浆流动度表征了该PC/分离组分的吸附量以及对水泥浆体的分散性。研究结论显示:PC分子呈卷曲状吸附于颗粒的表面,而非直线型,而且随掺量的增加这种卷曲程度逐渐增大;各分离液/PC对基准水泥浆体的分散性大小顺序为:F2F1PC0F3F4;PC在水泥颗粒表面吸附过程属于分级吸附,其中分子量较小的减水剂分子首先吸附到水泥颗粒的表面,而后是分子量较大的分子。     

掺和料和聚羧酸减水剂对C30高性能混凝土0～24h收缩规律的影响

研究了掺和料和聚羧酸减水剂对C30高性能混凝土0~24h收缩规律的影响.结果表明:未掺减水剂时,掺和料对C30高性能混凝土的收缩有一定的影响.纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土、单掺矿渣混凝土、复掺粉煤灰和矿渣混凝土的收缩规律一致;24h内,4种混凝土的最大收缩值为1 000×10~(-6)~1 500×10~(-6);矿渣的掺入对混凝土的收缩影响最小,复掺粉煤灰和矿渣混凝土的收缩率最大.掺入聚羧酸减水剂后4种混凝土的最大收缩率为1 000×10~(-6)~2 500×10~(-6),且随掺和料掺配方式的不同而变化;掺入聚羧酸减水剂后,纯水泥混凝土和单掺矿渣混凝土24h内的收缩率分别为原来的2.4,2.0倍,且两者的收缩过程延长;单掺粉煤灰混凝土24h内的收缩率基本不变,复掺粉煤灰和矿渣混凝土的收缩率降低,且其到达最大收缩率的时间延长.